由于具有特殊的抗菌性能，氧化铜纳米颗粒（CuO NPs）在农业系统中常用作抗菌剂、除草剂、杀虫剂等，重复使用导致其在土壤中累积，可能对生态系统存在潜在威胁。氮素对植物和微生物生长具有重要作用，氮肥的利用率却只有21-36%，过量的氮素会在环境中累积，造成土壤肥力过剩、土壤沙漠化、水体富营养化等环境问题。反硝化可将硝酸盐（NO3?）还原成氧化亚氮（N2O），再进一步还原成氮气从土壤中释放，以此来维持生态系统氮素平衡。其中，N2O是一种强温室气体，它的温室潜能比CO2强298倍，可能导致臭氧层空洞。反硝化过程是N2O产生的主要来源，而土壤贡献占全球氧化亚氮释放量的59%。因此应重视土壤反硝化过程及N2O释放的环境效应。已有研究表明，CuO NPs进入土壤后会影响土壤微生物群落结构，但CuO NPs对土壤微生物反硝化过程及其影响机理尚不清楚。
　　针对上述问题，本实验从宏观层面常规指标（NO3?,NO2?,N2O）考察CuO NPs对反硝化过程的影响；然后在微观层面利用电子传递系统活性（ETSA）、反硝化酶活性、ROS的产生、反硝化功能基因、微生物群落组成等指标的变化揭示CuO NPs对反硝化过程的影响机理。
　　①本实验探究60小时内CuO NPs对反硝化过程的影响。结果表明CuO NPs明显抑制了反硝化过程，导致了NO3?和NO2?累积浓度升高，N2O释放速率降低。数据显示，与空白相比，当CuO NPs增加到500mg kg-1时，NO3?累积量增加了11倍，N2O释放速率降低了24.1%。CuO NPs铜离子溶出实验进一步表明铜离子显著抑制了NO3?的去除和N2O的释放，其作用效果与CuO NPs处理基本一致，推测CuO NPs的毒性主要来源于其所产生的铜离子。
　　②本实验从ETSA、反硝化酶活性和ROS产生的角度来探究CuO NPs对反硝化过程的影响机理。结果表明，CuO NPs导致ETSA受到显著抑制，与空白相比ETSA降低了23.8-52.4%。酶活性数据表明，施加CuO NPs显著抑制了硝酸盐还原酶和一氧化氮还原酶活性，使其分别降低了21.1-42.1%和10.3-16.3%。这表明ETSA和酶活性的降低可能是CuO NPs对反硝化产生抑制作用的原因。ROS分析表明，各处理组中ROS产生量未见明显变化，故ROS不是CuO NPs影响反硝化的主要原因。
　　③土壤群落组成和反硝化功能基因丰度实验结果表明，CuO NPs导致五种反硝化关键功能基因narG，nirK/nirS，norB和nosZ相对丰度均受到不同程度影响，其中narG和nirS基因受到的抑制作用最显著，分别降低了5.2-33.3%和15.8%-61.8%。微生物群落也受到CuO NPs的影响，不同水平群落结构均有所变化。CuO NPs导致厚壁菌门相对丰度明显降低，但使α-变形菌和β-变形菌群落丰度有所升高。施加CuO NPs后，与反硝化功能相关的芽孢杆菌属和梭菌属丰度均有所降低。结果表明CuO NPs对反硝化功能基因丰度和土壤微生物结构均有负面影响。